苏联连夜开会研究对策。正在开会的时候，接到了小路的电报。电报里除了细菌部队的位置，还简单确定了作战计划：“飞机投放汽油桶。我军在地面引导，烧！”
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7月9日，诺门坎前线。
早晨，诺门坎前线已经打起来了，地面上的战争几乎停止了，天上空军还在打。飞机缠斗已经不如前天激烈了，不过大家还是不时地看到两伙飞机空战。
诺门罕战场正东，距离战场十五六里的地方，有一大片草原，这里本来是牧场，但是一个月前，日本人占了这里，不允许牧民来放牧，戒备森严。
前几天，几个战士追踪一辆日军汽车，这才发现了这里。这里有铁丝网围起来，外围是几个岗哨，中间有几辆车，有几顶帐篷。
这就是731部队的临时据点。
距离这里约两里的正南和西南两个方向，分别堆起了两堆干柴。每一堆干柴边都有两个人。为了找这些干柴，战士们几乎一夜未眠。他们走了很远，才离开草地，到树林里找回来的。
王三泰和萨沙带领着五十几个人早就到达了这里，埋伏在距离731部队临时据点大约三四百米的地方。
他们的机要员也在，电台已经开机，和苏蒙已经联系好了。
早晨5点半，电报显示，现在，苏军飞机已经出发五分钟了。王三泰下令：“点火。”王三泰身后几个战士举起了小红旗。
干柴堆旁边的战士看见了，也举旗回应。不一会几堆干柴点火了，又过了一会，火焰高了。战士们把湿草放在火堆上，浓烟冒了起来。
隆隆地飞机声传过来了。一架侦察机当先飞到了。
驾驶员立刻看见了地上的四烟火。把临近的两堆烟火分别连成一条线，两条线果然指向了一个小村落的地方。飞行员大喜，到了那个小村子上空，转了一圈，看到了帐篷和汽车。
这时候，三架轰炸机在几架战斗机保护下来到了。
这时候，据点的日本人活动了，有几个人上了车，开始跑向汽车。
王三泰果断命令，开枪。
几个人立刻开枪。那两个跑动的日本人被打倒了。另外又跑出了几个人，跑向汽车。枪声再响，不断有人倒下。
轰炸机已经开始投弹了，不，是投汽油桶。几个汽油桶投了下来，一个都没有投中。有一个汽油桶甚至落在王三泰他们埋伏地点十几米的地方。
“投得真准！”一个战士骂道。
轰炸机降低高度，转了一圈，继续投掷汽油桶。这一次投中了几个。飞机有经验了，降低高度，再次投掷，十几个汽油桶落在了731部队院子了，有一个甚至直接砸在一辆汽车上。
轰炸机不依不饶，又投了几圈，看样子投没了所有的油桶，这才离去。
战斗机来了。一架战斗机对准据点，机关炮开炮。地上激起一串尘土。一发炮弹打中了一个油桶，火焰轰然而起。另外一架战斗机又打了一顿，又打着了几个油桶。
战斗机撤离了。
王三泰命令开枪，打油桶。身后战士又举旗。
射击油桶简直就是射击训练，虽然距离偏远，但目标过大，枪枪命中。一枪打中，靠火堆近的立刻着火，远的则开始漏油，第二枪后必然着火。
萨沙命令机要员，回电，确认轰炸成功。
不一会，所有投下的油桶都被打着了，火焰随着流动的汽油四处流窜。整个731部队据点笼罩在火海里。可以看见一些人在乱跑，他们身上沾了汽油，一个个变成了火人。
很快，在草原上出现了一大片火海。
埋伏的众战士感觉到灼热，纷纷向后撤退。
日军的细菌部队被消灭了。
至此，战役告一段落。史学家把最初的小规模冲突叫做战役的第一阶段，把六七月的小规模战役叫第二阶段。也就是说，第二阶段结束了。苏联日本双方都意识到，小规模战役是解决不了苏联日本之间的问题的。
从此，双方开始积蓄力量，准备大规模作战，一决雌雄，为在谈判桌上争取到最大的筹码而努力。
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1，关于7月3日到5日，日军的伤亡，日本方面始终是语焉不详，很多文献认为是三千。按照日军的最终数字，整个战役死亡八千。那么8月20日苏军大反击就死了4千到5千，如果把这次的伤亡算清楚了，那么其他战斗就不死人了？松本草平的回忆录里写了他救助伤员的情形，没有说运西岸的尸体。从这一次战斗过程看，活人的撤回西岸都很难，尸体是没有收回去的。松本草平的回忆录里，过河的日军是一万八，不是一万五。而且过河的日军已经被要求不得喝河水了。